A nátrium és a kálium-Nikolai L 1986

A nátrium és a kálium-

Mindkét elem az első csoport a periódusos rendszer - ezek a szomszédok és sok szempontból hasonlít egymásra. Aktív tipikus fémek, az atomok könnyen elváltak az egyetlen külső elektron mozog az ionos állapotban, ezek az elemek számos sók, amelyek széles körben elterjedt a természetben. Azonban, egy gondos tanulmány azt mutatja, hogy a biológiai funkcióját a nátrium és kálium nem ugyanaz. kálium-só komplexet jobban felszívódik a talajba, ez azonban viszonylag több káliumot a növényi szövetekben, míg a nátriumsó túlsúlyban a tengervízben. A biológiai gépek mindkét ion néha együtt, néha éppen az ellenkezője.

Ábra. 20. megoszlása ​​ingerület: A - a kálium-ionok elhagyják az idegrost gyorsabb, mint a nátrium-ionok abba be; b - diffúzió nátrium ionok fokozott; a - a külső a idegrostok negatív töltés; g - az eredeti állapot helyreáll, de a negatív töltés jelenik meg a bal oldalon - a terjedési iránya az ingerület

A terjedési idegi elektromos impulzusok van szó mindkét ion. A nyugalmi ideg, a negatív töltés (. Ábra 20a), koncentrálódik a belső rész, valamint a külső - pozitív; kálium-ion koncentráció, mint a nátriumionok koncentrációja belül az ideg. A stimuláció alatt változik a permeabilitása az idegrost membránok és a nátrium-ionok a nervus Rush gyorsabb, mint a kálium-ionok kiléphet ebből (ábra. 20 b). Ennek eredményeképpen, a külső a idegrost megjelenik a negatív töltés (nincs elég kationok), és a pozitív töltést (ábra. 20c) belül történik az ideg (ahol most feleslegben kationok). A külső oldalán a szál diffúziós nátrium ionok a szomszédos szakaszok egyik, hogy kimerült az ionok a fém elkezd kialakulni. Erőteljes diffúziós vezet negatív töltés már a szomszédos szakaszok (ábra. 20 g), és a forrás visszaáll az eredeti állapotába. Így a polarizációs állapot (plusz - belül, mínusz - kívül) elmozdult mentén idegrostok. Így az összes folyamat ismétlődik, és az ingerület meglehetősen gyorsan terjed szerte az ideg. Ezért, a mechanizmus a terjedési az elektromos impulzus által okozott különböző idegi membrán permeabilitását a idegrost tekintetében nátrium- és a kálium-ionok jelenlétében.

A kérdés a sejtmembrán átjárhatóságát a különböző anyagok elengedhetetlen. Hogy az anyagot egy biológiai membrán nem mindig hasonlít egy egyszerű diffúzió útján porózus válaszfallal. Így például, a glükóz és más szénhidrátok áthaladnak az eritrocita membrán egy adott szolgáltató, amely hordozza a molekulák a membránon keresztül. Ezt el kell végezni különös feltételeket - szénhidrát molekula kell egy bizonyos formája, meg kell hajlítani úgy, hogy megszerezte a kontúrvonalával ülés, különben a transzfer nem kerülhet sor. A koncentráció a szénhidrát a külső környezet előtt belsejében eritrocita, ezért az ilyen átutalás úgynevezett passzív.

Vannak olyan esetek, amikor a membrán szorosan zárva bizonyos ionok: különösen, mitokondriumok belső membránjában általában nem megy át a kálium-ionok. Azonban ezek az ionok bejutni a mitokondrium, ha a környezetben vannak antibiotikumok valinomycin vagy gramici. Valinomycin főként a kálium-ionok (ionok vándorolnak és rubídium, és cézium) és gramicidin hordoz, mint a kálium- és nátrium-ionok, a lítium, rubídium és cézium.

Azt találtuk, hogy a molekulák az ilyen vezetékek formájában vannak bagel, amelynél a nyílás sugara olyan, hogy belsejében a fánk illeszkedik káliumion, a nátrium- vagy más alkálifém-. Ezek az antibiotikumok úgynevezett ionofor ( „ion hordozó”). Ábra. A 21. ábrán az áramkör révén iontranszportot membrán molekulák Valinomycin és gramicidin. Nagyon valószínű, hogy néhány toxikus hatás, amely antibiotikumoknak a különböző mikroorganizmusok, csak annak a ténynek köszönhető, hogy jelenlétük membránok kezdődik áramló azok ionokat, amelyek nem kéne ott lenni; ez a vegyi anyag megbontja mikrobiális sejt rendszerek, és vezet a pusztulástól vagy súlyos rendellenességek, melyek gátolják annak terjedését.

Ábra. 21. A program a ion transzporterek - ionoforokat: és - egy mozgatható hordozó (valinomycin); b - az átadás a csatorna (gramicidin)

Jelentős szerepet biológiai gépek játszanak aktív közlekedési membránokon át (lásd. Ch. 8). Felmerül a kérdés: hol készült a szükséges energiát az aktív transzport, és végezzék el azt, anélkül expressz fuvarozó?

Ami az energia, végső soron ez által szállított az ugyanazon egyetemes molekula ATP vagy a kreatin-foszfát, amelynek hidrolízis kíséri megjelenése nagy mennyiségű energiát. De tekintettel a szóban forgó fuvarozók kevésbé egyértelmű, de biztosan, hogy nem fémionok kálium és nátrium nem elég.

A különböző anyagok koncentrációjának egy sejtben (fehérje és ásványi anyag) magasabb, mint a környezetben; Emiatt a legtöbb sejt veszélyben túlzott víz behatolása (miatt ozmózis). Annak érdekében, hogy megszabadulni ez, a sejt szivattyúk ki a nátrium-ionok a környezetben, és ezáltal összhangba hozza az ozmotikus nyomást. Emiatt, a nátriumionok koncentrációja a sejtben kisebb, mint a közegben. Itt ismét olyan különbségek voltak a nátrium és a kálium. Nátrium eltávolítjuk, és a koncentrációja a kálium-ionok viszonylag nagyobb a sejten belül. Például, eritrocita tartalmaz káliumot körülbelül ötször nagyobb, mint a nátrium.

Vannak olyan esetek, amikor az enzim aktiválja a kálium-ionok, nátrium-ionok visszaszorul, és fordítva. Ezért, a felfedezés egy enzim számára az intézkedés, amely szükséges mindkét ion, felkeltette a biokémikusok. Az enzim, amely felgyorsítja a hidrolízis az ATP és az úgynevezett (K + Na) ATP-áz. Megértéséhez annak szerepét és hatásmechanizmusát kell ismét utalnak szállítási folyamatok.

Mint már jeleztük, megnövekedett intracelluláris koncentrációjához káliumionok, és a környező sejt környezetben viszonylag nátrium. Szivattyúzása nátrium-ionok a sejt növekedéséhez vezet áramlását kálium-ionok beáramlását a sejtbe, valamint egyéb anyagok (glükóz, aminosavak). nátrium- és kálium-ionok lehet cserélni egy „ion ion”, akkor nincs feszültség különbség mindkét oldalán a sejtmembrán. De ha a sejt belsejében nagyobb, mint a kálium-ion, mint a nátrium-ion kimegy, előfordulhat, hogy egy potenciális ugrás (körülbelül 100 mV); nátrium-szivattyúzási rendszer az úgynevezett „nátrium pumpa”. Ha ez a potenciál különbség megjelenik, majd használja a „elektrogén nátrium pumpa”.

Bevezetés A nagy mennyiségű kálium-ionok beáramlását a sejtbe szükségessé válik, például a kálium-ionok hozzájárulnak fehérjeszintézis (riboszómák), valamint felgyorsítja a glikolízis.

A sejtmembrán és (K + Na) ATP-áz - fehérjét, amelynek a molekulatömege a 670.000, amelyek eddig nem sikerült elválasztani a membrán. Ez az enzim hidrolizálja az ATP és energiáját használva hidrolízis továbbjut az irányt a koncentráció növekedés.

Egy figyelemre méltó tulajdonsága (K + Na) ATP-áz az, hogy a hidrolízis az ATP aktiválja a sejt belsejében a nátrium-ionok (és ezért előírja nátrium kiválasztás), és azon kívül a sejtek (közeg oldali) - kálium-ionok (megkönnyítve sejtbe való bevitelére) ; végül bekövetkezik, és a szükséges sejt megoszlása ​​ionok ezen fémek. Érdekes, hogy a nátrium-ionok a cellában bármely más ionok nem lehet cserélni. ATPáz aktivált belsejében csak nátriumionokat tartalmaz, kálium-ionok, de kívül jár, lehet helyettesíteni rubídium vagy ammónium-ionokat.

A funkciók az egyes szervek, különösen a szív, az jelentőséggel bír nemcsak a koncentrációja ionok kálium, nátrium, kalcium és magnézium, de azok aránya, amely belül kell lennie bizonyos határok. A koncentrációk arányát ezeknek az ionoknak a vérben nem túl eltér a megfelelő kapcsolat, jellemző a tengervíz. Lehetőség van arra, hogy a biológiai evolúció az első életformák alakultak ki a vizek elsődleges óceán, vagy a sekély, a legmagasabb formák, megmarad valamilyen kémiai „ujjlenyomat” a múlt.

Visszatérve a fejezet elején, mi ismét emlékeztette a többfunkciós ionok képesek végrehajtani a különböző szervezetek feladatait. Kalcium, nátrium, kálium, és a kobalt mutatnak ez a képesség egyenetlen módon. Kobalt stabil komplexet képez korrin típusú, és a már ez az összetett katalizálja a különböző reakciókat. Kalcium-, nátrium-, kálium-aktivátorok működnek funkciókat. De a magnézium-ion működhet aktivátort és komponenseként tartós komplex vegyület - klorofill, az egyik legfontosabb vegyületek, a természet.

Kiemelkedő tudós K. A. Timiryazev szentelt klorofill munka, amit az úgynevezett „a nap, az élet és a klorofill”, és kifejtette, hogy neki a klorofill és a kapcsolat, ami összeköti a folyamatokat az energiatermelés a nap az élet a Földön.

A következő fejezetben vesszük a tulajdonságait az érdekes vegyület.